Нейробиологи обнаружили, что простое размышление о каком-либо месте активирует мысленные карты в мозгу.

Важные новости

Нейробиологи обнаружили, что просто думать о местоположении активирует ментальные карты в мозгу» /></p>
<p> Фото: CC0 Public Domain </p>
<p>Когда вы едете по обычному маршруту на работу или в продуктовый магазин, ваш мозг задействует когнитивные карты, хранящиеся в гиппокампе и энторинальной коре головного мозга. Эти карты хранят информацию о пройденных вами путях и местах, где вы бывали раньше, поэтому вы можете ориентироваться, когда бы вы туда ни пошли.</p>
<p>Новое исследование Массачусетского технологического института показало, что такие мысленные карты также создаются и активируются, когда вы просто думайте о последовательности переживаний в отсутствие каких-либо физических движений или сенсорных сигналов.</p>
<p>В ходе исследования на животных исследователи обнаружили, что энторинальная кора головного мозга хранит когнитивную карту того, что испытывают животные, когда они используют джойстик для просмотра последовательности изображений. Эти когнитивные карты затем активируются при размышлении об этих последовательностях, даже когда изображения не видны.</p>
<p>Это первое исследование, показывающее клеточную основу ментального моделирования и воображения в непространственной области посредством активации когнитивная карта в энторинальной коре.</p>
<p>«Эти когнитивные карты используются для осуществления ментальной навигации без каких-либо сенсорных входов или двигательных сигналов. Мы можем видеть подпись этой карты, проявляющуюся в том, что животное переживает эти мысленные переживания», — говорит Мехрдад Джазайери, доцент. доктор наук о мозге и когнитивных науках, член Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института и старший автор исследования.</p>
<p>Научный сотрудник Института Макговерна Суджая Ньюпане — ведущий автор статьи, которая опубликована в <i >Природа</i>. Ила Фите, профессор мозговых и когнитивных наук Массачусетского технологического института, сотрудник Института исследований мозга Макговерна Массачусетского технологического института, директор Центра интегративной вычислительной нейронауки К. Лизы Янг, также является автором статьи.</p>
<h2> Ментальные карты</h2>
<p>Большое количество исследований на моделях животных и людях показало, что представления о физических местоположениях хранятся в гиппокампе, небольшой структуре, напоминающей морского конька, и близлежащей энторинальной коре головного мозга. Эти представления активируются всякий раз, когда животное движется через пространство, в котором оно находилось раньше, непосредственно перед тем, как пересечь это пространство, или когда оно спит.</p>
<p>«Большинство предыдущих исследований были сосредоточены на том, как эти области отражают структуры и детали окружающей среды, когда животное физически перемещается в пространстве», — говорит Джазайери. «Когда животное движется в комнате, его сенсорные переживания прекрасно кодируются активностью нейронов гиппокампа и энторинальной коры».</p>
<p>В новом исследовании Джазайери и его коллеги хотели выяснить, являются ли эти когнитивные карты также строятся, а затем используются во время чисто мысленных пробежок или воображения движения через непространственные области.</p>
<p>Чтобы изучить эту возможность, исследователи научили животных использовать джойстик, чтобы прокладывать путь через последовательность изображений («ориентиров»), расположенных через равные промежутки времени. В ходе обучения животным показывали только часть пар изображений, а не все пары. Как только животные научились ориентироваться в обучающих парах, исследователи проверили, смогут ли животные справиться с новыми парами, которых они никогда раньше не видели.</p>
<p>Одна из возможностей заключается в том, что животные не запоминают когнитивную карту последовательности, а вместо этого решают задачу, используя стратегию запоминания. Если это так, то можно ожидать, что им придется бороться с новыми парами. Вместо этого, если бы животные полагались на когнитивную карту, они смогли бы распространить свои знания на новые пары.</p>
<p>«Результаты были однозначными», — говорит Джазаери. «Животные смогли мысленно перемещаться между новыми парами изображений с самого первого раза, когда их тестировали. Это открытие предоставило веские поведенческие доказательства наличия когнитивной карты. Но как мозг создает такую ​​карту?»</p>
<p>Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи записали данные с отдельных нейронов в энторинальной коре, когда животные выполняли эту задачу. Нейронные реакции имели поразительную особенность: когда животные использовали джойстик для перемещения между двумя ориентирами, нейроны показывали отличительные всплески активности, связанные с мысленным представлением промежуточных ориентиров.</p>
<p>«Мозг испытывает эти всплески активности в ожидаемое время, когда промежуточные изображения должны были пройти мимо глаз животного, чего они никогда не делали», — говорит Джазайери. «И время между этими ударами, что очень важно, было именно тем временем, которое животное ожидало достичь каждого из них, что в данном случае составляло 0,65 секунды».</p>
<p>Исследователи также показали, что скорость мысленного моделирования была связана с успеваемостью животных при выполнении задания: когда они немного опаздывали или рано выполняли задание, их мозговая активность демонстрировала соответствующие изменения во времени.</p>
<p> < p>Исследователи также обнаружили доказательства того, что мысленные представления в энторинальной коре головного мозга кодируют не конкретные визуальные особенности изображений, а скорее порядковое расположение ориентиров.</p>
<h2>Модель обучения</h2>
<p> <р>Чтобы дополнительно изучить, как могут работать эти когнитивные карты, исследователи создали вычислительную модель, имитирующую обнаруженную ими активность мозга и демонстрирующую, как ее можно генерировать. Они использовали тип модели, известный как модель непрерывного аттрактора, которая изначально была разработана для моделирования того, как энторинальная кора отслеживает положение животного во время его движения на основе сенсорных данных.</p>
<p>Исследователи адаптировали модель, добавив компонент, который был способен изучать модели активности, генерируемые сенсорным вводом. Затем эта модель смогла научиться использовать эти шаблоны для реконструкции этого опыта позже, когда не было сенсорной информации.</p>
<p>«Ключевым элементом, который нам нужно было добавить, является то, что эта система способна обучаться в двух направлениях, взаимодействуя с сенсорными входными данными. Благодаря ассоциативному обучению, которое проходит модель, она фактически воссоздает этот сенсорный опыт», — говорит Джазайери.</p >
<p>Теперь исследователи планируют выяснить, что происходит в мозге, если ориентиры расположены неравномерно или расположены кольцом. Они также надеются зарегистрировать активность мозга в гиппокампе и энторинальной коре головного мозга, когда животные впервые учатся выполнять навигационные задачи.</p>
<p>«Наблюдение того, как память о структуре кристаллизуется в сознании, и то, как это приводит к Возникающая нейронная активность — это действительно ценный способ узнать, как происходит обучение», — говорит Джазайери.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Мехрдад Джазайери, «Продуцирование векторов посредством мысли». навигация в энторинальной коре, <i>Природа</i> (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07557-z. www.nature.com/articles/s41586-024-07557-z </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Nature Предоставлено Массачусетским технологическим институтом</p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости